Větrné turbíny mají jako čisté zdroje energie zásadní význam pro řešení klimatických změn, tvrdí analýzy například Mezivládního panelu IPCC. Mají ale zásadní problém: když doslouží, tak se stávají v podstatě nezničitelným odpadem. Nový výzkum, který teď vyšel v odborném žurnálu Nature, ukazuje možnosti, jak s nimi naložit, když doslouží.
Neobnovitelná část obnovitelné energetiky. Vědci konečně tuší, co si počít s vysloužilými vrtulemi
Větrníky musí snést i ten nejsilnější vítr, vydržet v nepřetržitém provozu desítky let a stále se otáčet – průměrně třicetkrát za minutu. Lopatky větrných elektráren jsou z technologického hlediska zázrak důvtipu lidské technologie, jenže všechny tyto výhody jsou spojené s jednou neméně důležitou nevýhodou.
Lopatky větrných turbín se vyrábějí z pevného plastu – takzvané epoxidové pryskyřice. Kvůli chemickým vazbám, které vznikají při jejím tuhnutí, ji nelze roztavit ani změkčit natolik, aby změnila tvar a dala se využít jinak. Plast pro turbíny je navíc vylepšený sklolaminátovými vlákny pro ještě větší pevnost – recyklaci to ale ještě víc komplikuje. Zkrátka: tyto materiály jsou tak odolné, že v současné době neexistuje technologie, která by byla vhodná pro jejich recyklaci.
Zatím to velký problém nebyl, ale jak větrných turbín přibývá, přibude i těchto „vysloužilců“. Expertní odhady říkají, že do roku 2050 bude z provozu vyřazeno přibližně 43 milionů tun těchto lopatek, aniž by měly další uplatnění.
Vědci si hloubku a rozsah problému samozřejmě uvědomují a už řadu let na jeho řešení pracují – zatím spíše neúspěšně. Zvažované metody totiž dokážou získat jen vlákna, ale epoxidová část je nepoužitelná. Dánští vědci se teď rozhodli vyvinout dostatečně šetrnou metodu, která by umožnila opětovné použití hlavních složek.
„Potřebujeme obnovitelné zdroje energie, ale současně nemůžeme ignorovat, že z nich vznikají odpady – a musíme vymyslet nějaké řešení,“ popsal pro MIT Review dánský inženýr Alexander Ahrens, který vedl výzkum, jenž nabídl možné východisko.
Práce s plastem
Práce publikovaná v Nature popisuje způsob, jak obnovit hlavní součásti lopatek větrných turbín rozkladem plastu, který je drží pohromadě, aniž by se tak zničily základní stavební prvky materiálu.
Jejich přístup se konkrétně zaměřuje na chemické vazby, které udržují plast stabilní. Když je naruší, mohou umělou pryskyřici zničit. „Rozžvýká je to jako Pac-Man – prostě rozžvýká epoxid a uvolní skleněná vlákna,“ popisuje další autor výzkumu Troels Skrydstrup.
Aby vědci epoxidové materiály rozložili, ponořili je do směsi rozpouštědel a přidali katalyzátor, který pomohl urychlit chemickou reakci. Vše zahřívali na teplotu 160 °C po dobu 16 hodin až několika dní, dokud se cílový materiál zcela nerozložil.
Po několika počátečních testech vědci použili svou metodu k rozložení kousku lopatky větrné turbíny o velikosti asi třikrát tři centimetry. Rozpuštění na vlákna a plast trvalo šest dní. Může to vypadat jako neúspěch – tímto tempem by rozpouštění velké turbíny trvalo věčnost. Ale podle Skrydstrupa je to poprvé, kdy se vědcům podařilo rozložit vyztužený epoxidový materiál a získat zpět jak stavební prvky plastu, tak skleněná vlákna uvnitř, aniž by došlo k jejich poškození.
Skydrup současně varuje, že tento laboratorní proces nemusí být snadné škálovat – tedy provozovat ho v průmyslovém měřítku. Současně věří, že stojí na začátku a že už samotný koncept této chemické technologie je důležitý. Další týmy mají na co navazovat, až budou zkoumat právě škálovatelnost, ale také to, jak proces urychlit a udělat levnějším – to znamená zejména snížit teplotu nutnou pro reakci.
Na cestě
Určující je v celém řešení ruthenium. Jedná se vzácný kov, bez kterého je reakce nemožná – a je ho k ní zapotřebí docela hodně. Přestože se během reakce nespotřebovává, mohlo by být obtížné jej získat zpět a znovu použít, varují vědci.
Není to jediná cesta, jak rozložit hmotu větrných turbín. Stejný tým nedávno oznámil další proces založený na jiných principech, ale u něj neuvedl postup; bude o něm informovat až v publikovaných studiích. Zatím se o něm ví jen to, že má být dvousložkový a podle Skydrupa by mohl být praktičtější.
